천문학의 의미와 기원 및 역사

1. 천문학이란?

천체학 또는 천문학은 행성이나 별, 혜성, 은하와 같은 천체와 지구 대기의 바깥쪽부터 비롯된 현상을 연구하는 자연과학의 한 분야이다. 현재 민간에서는 전래하여 오는 몇 개의 별의 이름이나 미리내라고 하는 은하수에 대한 고유명들이나 그의 얽힌 전설, 또는 몇 개의 별자리 이름들을 볼 수 있다. 이는 한국에도 중국의 천문사상과는 관련이 없는 특유한 천문학적인 지식이 발달하였다는 사실을 볼 수 있는 부분이다. 우주의 시작 및 진화, 천체의 운동, 물리 등을 그 연구 대상으로 한다. 천체학 또는 천문학은 사람이 하늘에 관해 관심을 가지면서 가장 일찍 시작된 학문 중의 하나이다. 선사 시대의 여러 문명도 피라미드, 스톤헨지 같은 천문학적 유물들을 남겼고, 바빌론, 중국, 그리스, 이란, 인도, 마야 문명 같은 동서양의 초기 문명들도 밤하늘에 관한 많은 관측기록을 남겼다. 이는 망원경이 발명됨으로써 현대 과학으로 더욱더 발전하였다. 역사적으로 천문학은 역법, 측정학, 천체 항법, 심지어 점성술까지 수많은 분야를 포함했었는데, 현대에는 물리학, 공학, 화학 등을 이용한다. 지구 스케일로 분포하여 아주 큰 하나처럼 작동하는 전파 망원경, 중력파를 측정한 LIGO나 허블 우주망원경, 웹스터 망원경 등 우주관 측에 쓰이는 장비 제작은 공학적으로 도전적인 일이다. 또한 천체의 움직임에서 가장 비중이 큰 힘은 중력이므로 일반적으로 일반 상대론을 이용하며, 별의 핵융합, 블랙홀, 중성자별, 퀘이사 등의 연구에는 물리학과 화학의 여러 분야를 쓰고 있다. 20세기에 들어와 천문학 분야는 이론 분야와 관측 분야로 크게 나뉜다. 관측 천문학은, 천체에 대한 자료를 얻고, 이것을 물리적으로 분석하는 데 초점을 두며, 이론 천문학은 천체와 천문학적 현상들을 해석적인 방법이나 컴퓨터로 설명하는 모형을 세우는 것을 추구한다. 이 두 분야는 상호 보완적이며, 이론 천문학은 관측 결과를 설명하는 틀을 제공하고, 관측 천문학은 이론 결과를 확증해 주는 역할을 한다. 천문학은 여러 자연과학 분야 중 아마추어들이 남긴 큰 공헌의 분야 중의 하나이다. 아마추어 천문학자들은 특히 혜성, 소행성, 초신성과 같이 시간에 따라 변하는 현상들을 발견하고 관측하는 데 중요한 공헌을 하고 있다. 천문학은 점성술과 혼동되어서 안 된다. 이 둘은 같은 뿌리에서 나왔지만, 현재는 완전히 다른 분야이다. 점성술은 천체들의 하늘에서의 위치가 인간의 활동에 영향을 미친다는 신념 체계로서, 자연과학의 범주가 아니다.

 

2. 천문학의 기원

천문학은 인간이 하늘에 대하여 관심을 가지면서 전 세계에서 가장 일찍 발생한 학문 중의 하나이다. 동·서양을 막론하고 농사와 날씨 예견 그리고 해양, 지리 관측과 측량이 주요 동기라고 볼 수 있다. 어떤 지역에서는 스톤헨지처럼 천문학적 목적을 가진 것으로 추정되는 거대한 유적이 건설되기도 했다. 제사 같은 종교적 목적 외에도 농사가 중요했던 과거의 천문대들은 1년의 길이를 재거나, 매해 일정한 시기에 농사를 짓고, 수확하기 위해 하늘을 관측하는 데 쓰였을 것으로 추정된다. 망원경의 발명 전에는 천문관측은 높은 건물 같은 곳에서 맨눈으로 이루어졌다. 문명이 발전하면서, 여러 문명 등에서 천문대가 만들어졌고, 우주의 본질에 탐구가 시작되었다. 초기 천문학은 현재는 측성학으로 불리는 하늘에서 별과 행성들의 위치를 측정하는 것이 대부분을 차지했다. 이러한 관측으로부터, 행성의 운동, 태양, 달, 지구의 본질에 관한 연구가 시작되었다. 당시에는 지구는 우주의 중심이며, 태양과 달은 지구를 중심으로 공전하고 있다고 믿었다. 이를 천동설, 지구중심설 또는 프톨레마이오스 모형이라고 부른다.

 

3. 천문학의 역사

역사적으로 특히 중요한 사건 중의 하나는 바빌론에서 수학·과학적 천문학이 시작된 것이다. 예를 들자면, 바빌론 천문학자들은 월식이 사로스라는 주기를 가지고 반복적으로 일어난다는 사실을 발견했으며, 이 천문학자들은 다음에 다른 문명에서 발달할 천문학적 전통의 기반을 닦았다. 바빌론 이후의 천문학에서의 발전은 주로 고대 그리스에서 이루어졌다. 그리스 천문학의 특징은 천문 현상에 대해 이성적이고 물리적인 답을 구하려 했다는 것이다. 기원전 3세기에는 그리스의 아리스타르코스가 지구의 크기를 계산하였고, 달과 태양까지의 상대적 거리를 측정하였으며, 처음으로 지동설을 제안한 것으로 알려져 있다. 기원전 2세기에는 히파르쿠스가 세차를 발견하였고 달의 크기와 거리를 계산하였으며, 어스트로 랩이라고 불리는 천문기구를 발명하였다. 또한 그는 방대한 1020개 별의 목록을 작성했으며, 북반구의 대부분의 별자리는 그리스 천문학에서 유래했다고 볼 수 있다. 반면에 프톨레마이오스는 천동설을 주장하였고, 당시의 천문학을 집대성한〈알마게스트〉를 남겼다. 천동설은 기독교의 교리에 더 부합하였고, 중세에는 이 책이 천문학에서 가장 권위 있는 책으로 받아들여졌고, 코페르니쿠스가 등장하기 전까지 천동설이 널리 믿어지게 됐다. 천문학 또는 천체학은 중세 유럽에서는 13세기까지 거의 정체되었지만, 다른 지역에서는 눈부신 발전을 거듭했다. 약 9세기 초에는 이슬람 지역의 최초의 천문대가 등장했고, 964년에는 페르시아 천문학자가 안드로메다은하를 발견하고, 이에 관해 서술한 책도 있었다. 역사상 기록된 가장 밝은 초신성인 SN 1006의 경우 중국의 천문학자들과 이집트 출신 아랍 천문학자에 의해 1006년에 관측되었다. 이슬람 세계에서 천문학에 많은 공헌을 한 유명한 천문학자로는 알비루니 등 천문대의 천문학자들이 있다. 이 당시의 아랍 천문학자들은 현재까지도 널리 쓰이고 있는 많은 항성 이름들을 도입하였다. 또한 팀북투의 유적들과 그레이트 짐바브웨도 과거에 천문대를 포함하고 있었을 것으로 추정된다. 뿐만 아니라 사하라 남쪽의 아프리카에서도 식민지 시대 이전에 천문학 관측이 행해졌던 것으로 보인다.